一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，屬于復合材料【技術領域】。該方法包括表面改性的可陶瓷化添加劑制備、可陶瓷化樹脂膠液制備、織物浸泡、烘干、裝模、固化和脫模的步驟。利用該制備方法制備出的燒蝕樹脂基復合材料可以在1300℃左右的高溫下，長時間保持零燒蝕。
【專利說明】一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料【技術領域】，具體涉及一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]飛行器在大氣層內進行大范圍機動飛行，其工作環境屬于較典型的中溫、長航時環境，大面積區域溫度在1350°C左右。普通的酚醛類燒蝕樹脂基復合材料在此工作環境下燒蝕量過大，不能滿足飛行器防熱要求。
[0003]可陶瓷化樹脂是一種新型樹脂，它是在新型耐高溫高殘碳率樹脂中添加可陶瓷化添加劑，當環境溫度超過材料可陶瓷化溫度點后，材料進行陶瓷化轉變，形成類陶瓷材料結構，在高溫下具備較低的熱失重率。但是該復合材料作為飛行器的外表熱防護材料，在1300°C左右高溫時，不能長時間達到近零燒蝕。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決上述問題而提供了一種在1300°C左右高溫時，能長時間保持零燒蝕的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料及其制備方法。
[0005]本發明所采用的技術方案是:
[0006]一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)用酒精對硅烷偶聯劑進行溶解，得到硅烷偶聯劑溶液，將硅烷偶聯劑溶液加入到可陶瓷化添加劑中，所述硅烷偶聯劑溶液與所述可陶瓷化添加劑的質量百分比為5%:100%~10%: 100%，在室溫下攪拌均勻，直到無團聚為止，然后進行抽濾和干燥，除去第一溶劑，得到表面改性的可陶瓷化添加劑；
[0008](2)用酒精對耐燒蝕樹脂進行溶解，得到耐燒蝕樹脂溶液，然后向耐燒蝕樹脂溶液加入表面改性的可陶瓷化添加劑，并將其混合均勻，得到可陶瓷化樹脂膠液，所述耐燒蝕樹脂溶液與所述表面改性的可陶瓷化添加劑的質量百分比為45%: 100%~55%: 100% ；
[0009](3)將高硅纖維網格布進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，將高硅纖維網格布縫合織物放到步驟(2)得到的可陶瓷化樹脂膠液中，進行長時間靜態浸泡，當所述可陶瓷化樹脂膠液完全滲透到所述高硅纖維網格布縫合織物后，將高硅纖維網格布縫合織物取出；
[0010](4)將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放入烘箱中進行烘干，在50°C下，烘干24h，形成預浸料；
[0011](5)將模具清洗干凈，將預浸料裝入模具中，將模具進行密封，達到完全合模；
[0012](6)將步驟(5)得到的模具在烘箱中進行固化，所述固化制度為:從室溫升溫到90°C，在90°C下保溫2h ;從901:升溫到110°C，在110°C下保溫2h ;從110°C升溫到140°C，在140°C保溫2h ;從140°C升溫到180°C，在180°C保溫2h ;從180°C升溫到200°C，在200°C保溫2h ;從200°C降溫到70°C ；[0013](7)固化完畢，待烘箱溫度降至70°C時，打開烘箱，取出模具，將模具打開，將制品脫模，并打磨所述制品的飛邊和毛刺，得到所述耐1300°C高溫的燒蝕樹脂基復合材料。
[0014]進一步地，所述步驟(2)中，得到的可陶瓷化樹脂膠液中不允許存在團聚顆粒或其他可見雜質。
[0015]進一步地，所述步驟(3)中，將高硅纖維網格布經專用編織設備進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，再將高硅纖維網格布縫合織物裁剪為所需的尺寸，在邊緣縫保護線。
[0016]進一步地，所述步驟(4)中，將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放在干凈的袋膜上，然后放入烘箱中烘干。
[0017]進一步地，所述模具包括中間框、上模板和下模板，所述上模板和所述下模板之間安裝中間框，所述預浸料放在所述中間框內。
[0018]優選地，所述中間框、上模板和下模板之間通過螺栓進行固定。
[0019]優選地，所述步驟(6)中，固化過程升溫和降溫的速率為30°C /h±5°C /h。
[0020]本發明具有以下優點:
[0021 ] 本發明的方法步驟簡單，發明的目的在于提出一種耐高溫的近零燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，利用該制備方法制備出的復合材料可以用于外表熱防護材料，將耐燒蝕樹脂和可陶瓷化樹脂結合的高溫陶瓷轉變，最終實現了在1300°C高溫下長時間近零燒蝕；同時通過在高硅纖維網格布的布層之間增加縫合的方式，提高了織物以及復合材料的層間結合力，使外層織物在高溫 下不被氣流剝離。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明實施例1提供的一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法中模具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0024]實施例1
[0025]參照圖1，本實施例提供了一種顆粒、纖維雙元增強復合材料的脫模方法，包括以下步驟:
[0026]一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0027]( I)用酒精對硅烷偶聯劑進行溶解，得到硅烷偶聯劑溶液，將硅烷偶聯劑溶液加入到可陶瓷化添加劑中，硅烷偶聯劑溶液與可陶瓷化添加劑的質量百分比為5%~100%，在室溫下攪拌均勻，直到無團聚為止，然后進行抽濾和干燥，除去第一溶劑，得到表面改性的可陶瓷化添加劑；向可陶瓷化添加劑中加入硅烷偶聯劑進行表面改性，改善可陶瓷化添加劑與有機樹脂的相容性。
[0028](2)用酒精對耐燒蝕樹脂進行溶解，得到耐燒蝕樹脂溶液，然后向耐燒蝕樹脂溶液加入表面改性的可陶瓷化添加劑，并將其混合均勻，得到可陶瓷化樹脂膠液，得到的可陶瓷化樹脂膠液中不允許存在團聚顆粒或其他可見雜質，耐燒蝕樹脂溶液與表面改性的可陶瓷化添加劑的質量百分比為55%: 100% ;將經過表面改性的可陶瓷化添加劑加入到耐燒蝕樹脂溶液內部，將其混合均勻制成可陶瓷化樹脂膠液。
[0029](3)將高硅纖維網格布經專用編織設備進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，再將高硅纖維網格布縫合織物裁剪為所需的尺寸，在邊緣縫保護線。將高硅纖維網格布縫合織物放到步驟(2)得到的可陶瓷化樹脂膠液中，進行長時間靜態浸泡，當可陶瓷化樹脂膠液完全滲透到高硅纖維網格布縫合織物后，將高硅纖維網格布縫合織物取出。
[0030](4)將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放在干凈的袋膜上，然后放入烘箱中進行烘干，在50°C下，烘干24h，形成預浸料I 。
[0031](5)將模具2清洗干凈，將預浸料I裝入模具2中，將模具2進行密封，達到完全合模。模具2包括中間框、上模板和下模板，上模板和所述下模板之間安裝中間框，預浸料I放在中間框內。中間框、上模板和下模板之間通過螺栓3進行固定。
[0032](6)將步驟(5)得到的模具2在烘箱中進行固化，固化制度為:從室溫升溫到90°C，在90°C下保溫2h ；從90 V升溫到110°C，在110°C下保溫2h ;從110 V升溫到140 V，在140°C保溫2h ;從140°C升溫到180°C，在180°C保溫2h ;從180°C升溫到200°C，在200°C保溫2h ;從200°C降溫到70°C，固化過程升溫和降溫的速率為30°C /h。
[0033](7)固化完畢，待烘箱溫度降至70°C時，打開烘箱，取出模具2，將模具2打開，將制品脫模，并打磨所述制品的飛邊和毛刺，得到耐1300°C高溫的燒蝕樹脂基復合材料。
[0034]實施例2
[0035]本實施例提供了一種顆粒、纖維雙元增強復合材料的脫模方法，包括以下步驟:
[0036]一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0037]( I)用酒精對硅烷偶聯劑進行溶解，得到硅烷偶聯劑溶液，將硅烷偶聯劑溶液加入到可陶瓷化添加劑中，硅烷偶聯劑溶液與可陶瓷化添加劑的質量百分比為7%:100%，在室溫下攪拌均勻，直到無團聚為止，然后進行抽濾和干燥，除去第一溶劑，得到表面改性的可陶瓷化添加劑。
[0038](2)用酒精對耐燒蝕樹脂進行溶解，得到耐燒蝕樹脂溶液，然后向耐燒蝕樹脂溶液加入表面改性的可陶瓷化添加劑，并將其混合均勻，得到可陶瓷化樹脂膠液，得到的可陶瓷化樹脂膠液中不允許存在團聚顆粒或其他可見雜質，耐燒蝕樹脂溶液與表面改性的可陶瓷化添加劑的質量百分比為45%: 100%。
[0039](3)將高硅纖維網格布經專用編織設備進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，再將高硅纖維網格布縫合織物裁剪為所需的尺寸，在邊緣縫保護線。將高硅纖維網格布縫合織物放到步驟(2)得到的可陶瓷化樹脂膠液中，進行長時間靜態浸泡，當可陶瓷化樹脂膠液完全滲透到高硅纖維網格布縫合織物后，將高硅纖維網格布縫合織物取出。
[0040](4)將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放在干凈的袋膜上，然后放入烘箱中進行烘干，在50°C下，烘干24h，形成預浸料I。
[0041](5)將模具2清洗干凈，將預浸料I裝入模具2中，將模具2進行密封，達到完全合模。模具2包括中間框、上模板和下模板，上模板和所述下模板之間安裝中間框，預浸料I放在中間框內。中間框、上模板和下模板之間通過螺栓3進行固定。
[0042](6)將步驟(5)得到的模具2在烘箱中進行固化，固化制度為:從室溫升溫到90°C，在90°C下保溫2h ；從90 V升溫到110°C，在110°C下保溫2h ;從110 V升溫到140 V，在140°C保溫2h ;從140°C升溫到180°C，在180°C保溫2h ;從180°C升溫到200°C，在200°C保溫2h ;從200°C降溫到70°C，固化過程升溫和降溫的速率為35°C /h。
[0043](7)固化完畢，待烘箱溫度降至70°C時，打開烘箱，取出模具2，將模具2打開，將制品脫模，并打磨所述制品的飛邊和毛刺，得到耐1300°C高溫的燒蝕樹脂基復合材料。
[0044]實施例3 [0045]本實施例提供了一種顆粒、纖維雙元增強復合材料的脫模方法，包括以下步驟:
[0046]—種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0047]( I)用酒精對硅烷偶聯劑進行溶解，得到硅烷偶聯劑溶液，將硅烷偶聯劑溶液加入到可陶瓷化添加劑中，硅烷偶聯劑溶液與可陶瓷化添加劑的質量百分比為10%:100%，在室溫下攪拌均勻，直到無團聚為止，然后進行抽濾和干燥，除去第一溶劑，得到表面改性的可陶瓷化添加劑。
[0048](2)用酒精對耐燒蝕樹脂進行溶解，得到耐燒蝕樹脂溶液，然后向耐燒蝕樹脂溶液加入表面改性的可陶瓷化添加劑，并將其混合均勻，得到可陶瓷化樹脂膠液，得到的可陶瓷化樹脂膠液中不允許存在團聚顆粒或其他可見雜質，耐燒蝕樹脂溶液與表面改性的可陶瓷化添加劑的質量百分比為70%: 100%。
[0049](3)將高硅纖維網格布經專用編織設備進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，再將高硅纖維網格布縫合織物裁剪為所需的尺寸，在邊緣縫保護線。將高硅纖維網格布縫合織物放到步驟(2)得到的可陶瓷化樹脂膠液中，進行長時間靜態浸泡，當可陶瓷化樹脂膠液完全滲透到高硅纖維網格布縫合織物后，將高硅纖維網格布縫合織物取出。
[0050](4)將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放在干凈的袋膜上，然后放入烘箱中進行烘干，在50°C下，烘干24h，形成預浸料I。
[0051](5)將模具2清洗干凈，將預浸料I裝入模具2中，將模具2進行密封，達到完全合模。模具2包括中間框、上模板和下模板，上模板和所述下模板之間安裝中間框，預浸料I放在中間框內。中間框、上模板和下模板之間通過螺栓3進行固定。
[0052](6)將步驟(5)得到的模具2在烘箱中進行固化，固化制度為:從室溫升溫到90°C，在90°C下保溫2h ；從90 V升溫到110°C，在110°C下保溫2h ;從110 V升溫到140 V，在140°C保溫2h ;從140°C升溫到180°C，在180°C保溫2h ;從180°C升溫到200°C，在200°C保溫2h ;從200°C降溫到70°C，固化過程升溫和降溫的速率為20°C /h。
[0053](7)固化完畢，待烘箱溫度降至70°C時，打開烘箱，取出模具2，將模具2打開，將制品脫模，并打磨所述制品的飛邊和毛刺，得到耐1300°C高溫的燒蝕樹脂基復合材料。
[0054]本發明的方法步驟簡單，發明的目的在于提出一種耐高溫的近零燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，將耐燒蝕樹脂和可陶瓷化樹脂結合的高溫陶瓷轉變，最終實現了在1300°C高溫下長時間近零燒蝕；同時通過在高硅纖維網格布的布層之間增加縫合的方式，提高了織物以及復合材料的層間結合力，使外層織物在高溫下不被氣流剝離。
[0055]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)用酒精對硅烷偶聯劑進行溶解，得到硅烷偶聯劑溶液，將硅烷偶聯劑溶液加入到可陶瓷化添加劑中，所述硅烷偶聯劑溶液與所述可陶瓷化添加劑的質量百分比為5%:100%~10%: 100%,在室溫下攪拌均勻，直到無團聚為止，然后進行抽濾和干燥，除去第一溶劑，得到表面改性的可陶瓷化添加劑； (2)用酒精對耐燒蝕樹脂進行溶解，得到耐燒蝕樹脂溶液,然后向耐燒蝕樹脂溶液加入表面改性的可陶瓷化添加劑，并將其混合均勻，得到可陶瓷化樹脂膠液，所述耐燒蝕樹脂溶液與所述表面改性的可陶瓷化添加劑的質量百分比為45%: 100%~55%: 100% ； (3 )將高硅纖維網格布進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，將高硅纖維網格布縫合織物放到步驟(2)得到的可陶瓷化樹脂膠液中，進行長時間靜態浸泡，當所述可陶瓷化樹脂膠液完全滲透到所述高硅纖維網格布縫合織物后，將高硅纖維網格布縫合織物取出； (4)將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放入烘箱中進行烘干，在50°C下，烘干24h，形成預浸料； (5)將模具清洗干凈，將預浸料裝入模具中，將模具進行密封，達到完全合模； (6)將步驟(5)得到 的模具在烘箱中進行固化，所述固化制度為:從室溫升溫到90°C，在90°C下保溫2h ；從90 V升溫到110°C，在110°C下保溫2h ;從110 V升溫到140 V，在140°C保溫2h ;從140°C升溫到180°C，在180°C保溫2h ;從180°C升溫到200°C，在200°C保溫2h ;從200°C降溫到70°C ； (7)固化完畢，待烘箱溫度降至70°C時，打開烘箱，取出模具，將模具打開，將制品脫模，并打磨所述制品的飛邊和毛刺，得到所述耐1300°C高溫的燒蝕樹脂基復合材料。
2.根據權利要求1所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，得到的可陶瓷化樹脂膠液中不允許存在團聚顆粒或其他可見雜質。
3.根據權利要求1所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，進一步地，所述步驟(3)中，將高硅纖維網格布經專用編織設備進行層間縫合，形成高硅纖維網格布縫合織物，再將高硅纖維網格布縫合織物裁剪為所需的尺寸，在邊緣縫保護線。
4.根據權利要求1所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，將浸泡好的高硅纖維網格布縫合織物放在干凈的袋膜上，然后放入烘箱中烘干。
5.根據權利要求1所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，所述模具包括中間框、上模板和下模板，所述上模板和所述下模板之間安裝中間框，所述預浸料放在所述中間框內。
6.根據權利要求5所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，所述中間框、上模板和下模板之間通過螺栓進行固定。
7.根據權利要求1所述的耐高溫的燒蝕樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中，固化過程升溫和降溫的速率為30°C /h±5°C /h。
【文檔編號】C08K9/06GK103540155SQ201310454417
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】羅海濤, 王勇濤, 孫立君 申請人:湖北三江航天紅陽機電有限公司